JP2018069778A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体前部のピラーが受ける衝撃荷重をより効率よく吸収できるようにする。【解決手段】フロントピラー１の下部は、車体前後方向に延在するサイドシル５に接続する。サイドシル５とフロアトンネル１１とは、車幅方向に延在するクロスメンバ１３により接続する。クロスメンバ１３はフロアパネル７の上に設けてあり、クロスメンバ１３の車体前方側には、車体前後方向に延在する床上サイドメンバ１５を設ける。荷重伝達部材１７は、前方側の一端１７ｆをフロントピラー１より後方位置でサイドシル５に接続し、後方側の他端１７ｒをクロスメンバ１３近傍の床上サイドメンバ１５に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、車体下部構造に関する。

フロントピラーから客室内側かつ後側に延びてフロントピラーを車両内側から支持するピラーブレースを備えた車両の下部構造が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、ピラーブレースの一例として、後側の端部がフロアクロスに結合される構造が記載されている。フロアクロスは、車両前後方向に延設されるロッカとフロアトンネルとに結合されて、車幅方向に延設される。

特開２００８−３７２３８号公報

特許文献１の車両の下部構造は、オフセット衝突による衝撃荷重がフロントピラーに入力すると、衝撃荷重は、ピラーブレースを介してフロアクロス及びフロアトンネルに伝達されて分散される。しかし、この場合、ピラーブレースをフロントピラーに直接接続しているために、衝撃荷重を受けたフロントピラーの車両後方への移動がピラーブレースによって阻害され、衝撃荷重の吸収効果が不充分となる。

そこで、本発明は、車体前部のピラーが受ける衝撃荷重をより効率よく吸収できるようにすることを目的としている。

本発明は、ピラーの下部に接続されて車体前後方向に延在する第１骨格部材と、第１骨格部材よりも車幅方向内側に位置して車体前後方向に延在する第２骨格部材とを、荷重伝達部材により接続する。荷重伝達部材は、一端を、ピラーから車体後方に離れた位置で、かつ車幅方向に延在する第３骨格部材より車体前方で第１骨格部材に接続し、他端を、一端よりも車体後方で第２骨格部材と第３骨格部材との少なくともいずれか一方に接続する。

本発明によれば、車体前部のピラーが受ける衝撃荷重をより効率よく吸収できる。

本発明の一実施形態に係わる車体下部構造を、車室内の車体後方右側から見た斜視図である。 図１の車体下部構造を、車外の車体前方左側から見た斜視図である。 図１の車体下部構造の平面図である。 図１の車体下部構造の側面図である。 図３に対し、衝突により前車輪が車体に対して後方に相対移動した状態を示す作用説明図である。 図５と同様の状態での側面図である。 図５に対し、前車輪がさらに後方に移動した状態を示す作用説明図である。 図７と同様の状態での側面図である。 図７に対し、前車輪が車体に対して相対回転した状態を示す作用説明図である。 図９と同様の状態での側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１〜図４は、本発明の一実施形態に係わる車体下部構造の主として車体左側部分を示す。図示していない車体右側部分は、以下に説明する車体左側部分と同様な構造であり、車体左側部分と車体右側部分とは左右ほぼ対称な構造である。なお、図中で矢印ＦＲが車体前方、ＬＨが車体左方、ＵＰが車体上方である。

車体Ｂの前方における車幅方向外側の側部には、車体上下方向に延在するフロントピラー１を設けている。フロントピラー１の車体後方には、車体上下方向に延在するセンタピラー３を設けている。フロントピラー１の下部には、第１骨格部材としてのサイドシル５の前部を接続している。サイドシル５は、車幅方向両側にて車体前後方向に延在している。センタピラー３の下部もサイドシル５に接続している。フロントピラー１、センタピラー３及びサイドシル５は、いずれもアウタ部材とインナ部材とを接合して構成した閉断面構造である。

左右一対のサイドシル５は、フロアパネル７の車幅方向両側縁に接続している。フロアパネル７の車体前方側は、車体上下方向に延在するダッシュパネル９の下部に接続している。フロアパネル７のダッシュパネル９との接続部付近は、上方に向けて湾曲形成している。フロアパネル７の車幅方向中央には、車体上方に向けて突出し、車体前後方向に延在するフロアトンネル１１を設けている。フロアトンネル１１は、図３に示すように、上面１１ａと、左右両側の側面１１ｂとを備えている。

フロントピラー１とセンタピラー３との間でセンタピラー３に近い位置において、サイドシル５とフロアトンネル１１とを、第３骨格部材としてのクロスメンバ１３により接続している。クロスメンバ１３は、上面１３ａと、車体前後方向両側の前側面１３ｂ及び後側面１３ｃとを有して下方が開放している。クロスメンバ１３は、下方の開放側のフランジをフロアパネル７上に接合した状態で、車幅方向外側の端部をサイドシル５の側面５ａ及び上面５ｂに接合し、車幅方向内側の端部をフロアトンネル１１の側面１１ｂに接合する。

サイドシル５とフロアトンネル１１との間のほぼ中間位置において、クロスメンバ１３より車体前方のフロアパネル７上に、第２骨格部材としての床上サイドメンバ１５を設けている。すなわち、床上サイドメンバ１５は、サイドシル５よりも車幅方向内側に位置している。床上サイドメンバ１５は、上面１５ａと、車幅方向両側の左側面１５ｂ及び右側面１５ｃとを有して下方が開放しており、下方の開放側のフランジをフロアパネル７上に接合している。この状態で床上サイドメンバ１５は、車体後方側の端部をクロスメンバ１３の前側面１３ｂに接合している。

床上サイドメンバ１５は、クロスメンバ１３よりも、フロアパネル７からの高さが低くなるように偏平に形成してあり、車体前方側がフロアパネル７の前部の湾曲形成した部位に達している。したがって、床上サイドメンバ１５の車体前方側の端部付近は、上方に向けて湾曲している。

フロントピラー１近傍のサイドシル５とクロスメンバ１３近傍の床上サイドメンバ１５とは、フロアパネル７上において荷重伝達部材１７により接続している。荷重伝達部材１７は、車体前方側の一端１７ｆが、フロントピラー１から車体後方に離れた位置で、かつクロスメンバ１３より前方でサイドシル５に接続され、車体後方側の他端１７ｒが、一端１７ｆよりも車体後方側で床上サイドメンバ１５に接続されている。したがって、荷重伝達部材１７は、一端１７ｆが他端１７ｒよりも、車体前方でかつ車体左方に位置するように、車体前後方向及び車幅方向に対して傾斜している。

荷重伝達部材１７は、クロスメンバ１３よりも、フロアパネル７からの高さが低くなるように、床上サイドメンバ１５とほぼ同等高さの偏平に形成してある。荷重伝達部材１７は、上面１７ａと、車体後方かつ左方の側面１７ｂと、車体前方かつ右方の側面１７ｃとを備えて下方が開放しており、下方の開放側のフランジをフロアパネル７に接合している。荷重伝達部材１７の一端１７ｆは、サイドシル５の内側の側面５ａに当接させるようにして接合し、荷重伝達部材１７の他端１７ｒは、上面１７ａを除く下側の部分を床上サイドメンバ１５の左側面１５ｂに当接させるようにして接合する。他端１７ｒの上面１７ａは、床上サイドメンバ１５の上面１５ａの上に接合する。

図１に示すように、フロントピラー１は、車体上下方向に延在するピラー上部１ａを有し、ピラー上部１ａの下端から車体後方に向けて屈曲して後方に延びるピラー下部１ｂを有する。ピラー下部１ｂは、下端縁が、サイドシル５の側面５ａの上下方向ほぼ中央に位置しており、ピラー下部１ｂの下端縁の下方において、荷重伝達部材１７の一端１７ｆを側面５ａに接合している。すなわち、荷重伝達部材１７の一端１７ｆの側面５ａへの接続位置は、ピラー上部１ａから車体後方へ離れた位置である。

図２に示すように、車体前部の車幅方向両側には、車体前後方向に延在するサイドメンバ１９を設けている。サイドメンバ１９の後部は、図１に示すようにフロアパネル７の湾曲部位の下面に沿って湾曲させて接合し、湾曲部分の後方はサイドメンバエクステンション２１を構成している。サイドメンバエクステンション２１は、車幅方向に関して床上サイドメンバ１５に対応する位置で、フロアパネル７の下面に下方から接合している。サイドメンバエクステンション２１は、床上サイドメンバ１５に対応する位置からさらにクロスメンバ１３よりも車体後方に延びている。

車体前後方向でフロントピラー１のピラー上部１ａにほぼ対応する位置のフロアパネル７の下面には、車幅方向に延在する前部クロスメンバ２３を設けている。前部クロスメンバ２３は、サイドシル５とサイドメンバエクステンション２１との間を接続する部分２３ａと、フロアトンネル１１とサイドメンバエクステンション２１との間を接続する部分２３ｂとを備えている。

図２に示すように、フロントピラー１の前部には前方に向けて突出するフードレッジ２４を設け、フードレッジ２４の下方でフロントピラー１の前方に、フロントホイールハウス２５を形成している。フロントホイールハウス２５には、図３、図４に示してある前車輪２７を収容する。

次に、上記実施形態の車体下部構造を備えた車両が、車体左側のフロントピラー１の前方から障害物に衝突するオフセット衝突について説明する。

図５〜図１０は、図３、図４の状態で車両がオフセット衝突した後の前車輪２７の車体Ｂに対する相対的な動きを示している。なお、図５〜図１０において、車体Ｂのフロントピラー１など各部材の変形については図示していない。図５、図６では、前車輪２７が前方からの衝突による衝撃荷重Ｆを受けることで後方へ移動し、衝突荷重Ｆをフロントピラー１及びサイドシル５に伝達する。

ここで、荷重伝達部材１７は、図１に示したように、前方側の一端１７ｆが、フロントピラー１に対して離間し、ピラー上部１ａから車体後方へ離れた位置にある。このため、フロントピラー１は、前車輪２７から衝撃荷重Ｆを受けて押されたときに、変形しながら、他の車体部材、例えば荷重伝達部材１７に対して後方へ相対移動できる。このときのフロントピラー１の変形及び相対移動は、荷重伝達部材１７により阻害されることが、抑制されている。これにより、衝撃荷重Ｆを効率よく吸収できる。このとき、サイドシル５は前車輪２７に押されて圧潰変形する。

フロントピラー１が変形しながら前車輪２７と共に後方へ相対移動することで、前車輪２７は、図７、図８に示すように、後部２７ｒが荷重伝達部材１７の一端１７ｆ付近に支えられながら、前部２７ｆが車体Ｂに対し、車幅方向外側に向けて相対変位する。これにより、前車輪２７は、荷重伝達部材１７の一端１７ｆ付近を支点として、車体Ｂに対し図７中で反時計回り方向に相対的に回転する。

図９、図１０は、図７、図８の状態から、前車輪２７が、荷重伝達部材１７の一端１７ｆ付近を支点として、車体Ｂに対し、さらに図７中で反時計回り方向に相対的に回転した状態を示す。図９、図１０の状態付近で、前車輪２７は、前部２７ｆ及び後部２７ｒが、荷重伝達部材１７の軸方向（長手方向）のほぼ延長線上に位置する。

このとき、前車輪２７に作用する衝撃荷重Ｆが、前車輪２７から荷重伝達部材１７の軸方向（長手方向）に伝達される。荷重伝達部材１７に伝達された衝撃荷重は、床上サイドメンバ１５からクロスメンバ１３及びフロアトンネル１１に伝達されて、これら各部材に分散され、衝撃荷重Ｆをより効率よく吸収する。

床上サイドメンバ１５は、荷重伝達部材１７から衝撃荷重を受けることで、車幅方向内側に向けて屈曲変形し、衝撃を吸収する。このとき、前車輪２７は、荷重伝達部材１７に支えられるようにして車室側への移動量が抑制される。この場合、車体前後方向に延在するサイドシル５と床上サイドメンバ１５とを、斜めに延在する荷重伝達部材１７によって連結することで、車体Ｂの車幅方向の剛性が向上している。特に、サイドシル５とクロスメンバ１３と床上サイドメンバ１５と荷重伝達部材１７とで、ほぼ三角形状のトラス構造を形成することで、車体Ｂの剛性がより一層向上する。

前車輪２７が、荷重伝達部材１７の軸方向（長手方向）のほぼ延長線上に位置する図９の状態付近で、衝撃荷重Ｆが前車輪２７から荷重伝達部材１７の軸方向（長手方向）に作用している。このような状況を達成するために、荷重伝達部材１７の一端１７ｆのサイドシル５に対する車体前後方向の接続位置を決定する。

すなわち、荷重伝達部材１７の一端１７ｆのサイドシル５に対する車体前後方向の接続位置によって、フロントピラー１の後退量及び、前車輪２７の回転中心位置が決定される。荷重伝達部材１７とサイドシル５との接続位置を、フロントピラー１から離れる後方にするほどフロントピラー１の後退量が大きくなり、前車輪２７の回転中心はより車体後方となる。逆に、荷重伝達部材１７とサイドシル５との接続位置を、フロントピラー１に近付けるほどフロントピラー１の後退量が小さくなり、前車輪２７の回転中心はより車体前方となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。

例えば、上記実施形態では、荷重伝達部材１７の後方側の他端１７ｒを床上サイドメンバ１５に接続しているが、クロスメンバ１３に接続してもよい。あるいは、荷重伝達部材１７の他端１７ｒを、床上サイドメンバ１５とクロスメンバ１３との接続部に接続して各メンバ１５，１３の双方に接続してもよい。すなわち、荷重伝達部材１７の他端１７ｒを、床上サイドメンバ１５とクロスメンバ１３との少なくとも一方に接続すればよい。

荷重伝達部材１７の他端１７ｒをクロスメンバ１３に接続する場合には、図９の状態で前車輪２７から荷重伝達部材１７に伝達された衝撃荷重を、クロスメンバ１３を経て床上サイドメンバ１５及びフロアトンネル１１に伝達して分散する。荷重伝達部材１７の他端１７ｒを、床上サイドメンバ１５とクロスメンバ１３との双方に接続する場合には、図９の状態で前車輪２７から荷重伝達部材１７に伝達された衝撃荷重を、クロスメンバ１３及び床上サイドメンバ１５を経てフロアトンネル１１に伝達して分散する。

上記実施形態では、荷重伝達部材１７をフロアパネル７の上に設けているが、フロアパネル７の下に設けてもよい。この場合の荷重伝達部材１７は、車体前方側の一端１７ｆをサイドシル５に接続し、車体後方側の他端１７ｒをサイドメンバエクステンション２１に接続する。

荷重伝達部材１７の一端１７ｆのサイドシル５に対する車体前後方向の接続位置は、フロアパネル７の上に設けた場合と同様である。荷重伝達部材１７の他端１７ｒのサイドメンバエクステンション２１に対する車体前後方向の接続位置は、荷重伝達部材１７をフロアパネル７の上に設けた場合の床上サイドメンバ１５に対する接続位置と同様である。すなわち、フロアパネル７の上に設けた場合の荷重伝達部材１７と、フロアパネル７の下に設けた場合の荷重伝達部材１７とは、図３中で示す平面視において互いに重なる位置にある。

１ フロントピラー（ピラー）
５ サイドシル（第１骨格部材）
１１ フロアトンネル
１３ クロスメンバ（第３骨格部材）
１５ 床上サイドメンバ（第２骨格部材）
１７ 荷重伝達部材
１７ｆ 荷重伝達部材の一端
１７ｒ 荷重伝達部材の他端

Claims (3)

1. 車体前方の側部に設けられ、車体上下方向に延在するピラーと、
   前記ピラーの下部に接続され、車体前後方向に延在する第１骨格部材と、
   前記第１骨格部材よりも車幅方向内側に位置し、車体前後方向に延在する第２骨格部材と、
   前記ピラーよりも車体後方で車幅方向に延在する第３骨格部材と、
   一端が前記ピラーから車体後方に離れた位置で、かつ前記第３骨格部材より車体前方で前記第１骨格部材に接続され、他端が前記一端よりも車体後方で前記第２骨格部材と前記第３骨格部材との少なくともいずれか一方に接続される荷重伝達部材と、を有することを特徴とする車体下部構造。
2. 前記第２骨格部材は、前記第１骨格部材と車体前後方向に延在するフロアトンネルとの間に設けられ、
   前記第３骨格部材は、車幅方向外側の端部が前記第１骨格部材に接続され、車幅方向内側の端部が前記フロアトンネルに接続され、
   前記第２骨格部材は、車体後方の端部が前記第３骨格部材に接続され、
   前記荷重伝達部材の前記他端は、前記第２骨格部材に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車体下部構造。
3. 車体前方の側部に設けられ、車体上下方向に延在するピラーと、
   前記ピラーの下部に接続され、車体前後方向に延在する第１骨格部材と、
   前記第１骨格部材よりも車幅方向内側に位置し、車体前後方向に延在する第２骨格部材と、
   一端が前記ピラーから車体後方に離れた位置で接続され、他端が前記一端よりも車体後方で前記第２骨格部材に接続される荷重伝達部材と、を有することを特徴とする車体下部構造。

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